(57)【要約】【課題】複数の温度域で比熱変化帯を有する冷却水を使用した際に、冷却水をより有効に利用して内燃機関を良好に運転させる技術を提供する。【解決手段】複数の温度域で比熱が変化している状態の比熱変化帯を有する冷却水を使用し、冷却水を、比熱変化帯を利用した複数の目標温度状態に制御する内燃機関の冷却水制御装置であって、冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯を利用して制御し、冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯を利用して制御する制御手段を備えた。【選択図】図６
2013007312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の温度域で比熱が変化している状態の比熱変化帯を有する冷却水を使用し、冷却水を、比熱変化帯を利用した複数の目標温度状態に制御する内燃機関の冷却水制御装置であって、
冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯を利用して制御し、冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯を利用して制御する制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水制御装置。
【請求項２】
冷却水の温度を調節するために開閉制御されるサーモスタットであって、開閉制御温度が可変なサーモスタットを更に備え、
前記制御手段は、
冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯を含む温度状態に維持するように前記サーモスタットの開閉制御温度を設定し、
冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯を含む温度状態に維持するように前記サーモスタットの開閉制御温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却水制御装置。
【請求項３】
冷却水の温度を調節するために開閉制御されるサーモスタットであって、開閉制御温度が可変なサーモスタットを更に備え、
前記制御手段は、
冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、内燃機関から流出する冷却水の温度が最も低い温度域の比熱変化帯よりも高い温度で前記サーモスタットが開弁して内燃機関に流入する冷却水が最も低い温度域の比熱変化帯を含む温度状態に維持されるように前記サーモスタットの開閉制御温度を設定し、
冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、内燃機関に流入する冷却水の温度が最も高い温度域の比熱変化帯よりも低い温度で前記サーモスタットが開弁して内燃機関から流出する冷却水が最も高い温度域の比熱変化帯を含む温度状態に維持されるように前記サーモスタットの開閉制御温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却水制御装置。
【請求項４】
前記冷却水は、相変化することにより媒体の比熱を変更する多種類の粒子を含むことで、複数の温度域で比熱変化帯を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却水制御装置。
【請求項５】
複数の温度域で比熱が変化している状態の比熱変化帯を有する冷却水を使用し、冷却水を、比熱変化帯を利用した複数の目標温度状態に制御する内燃機関の冷却水制御方法であって、
冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯を利用して制御し、
冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯を利用して制御することを特徴とする内燃機関の冷却水制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却水制御装置及び内燃機関の冷却水制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子サーモスタットを有する内燃機関の冷却水制御装置において、内燃機関の機関負荷が高い場合には冷却水を低温状態に制御し、機関負荷が低い場合には冷却水を高温状態に制御する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。これにより、内燃機関の機関負荷が高い場合には冷却水の温度を低下させて内燃機関の出力を向上させ、機関負荷が低い場合には冷却水の温度を上昇させて内燃機関の燃費を向上させることができる。
【０００３】
一方、内燃機関を冷却する冷却水として、固相状態と液相状態との間で相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含むことで比熱が可変する冷却水を用いる技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。これにより、粒子の蓄熱効果により熱を効率的に輸送することができ、その分だけポンプによる冷却水の循環量を少なくすることができ、冷却対象熱源の冷却効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７４６６３号公報
【特許文献２】特開２００９−０４４８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された冷却水を低温状態と高温状態とに制御する技術に対し、特許文献２に開示された比熱が可変する冷却水を用いることが考えられている。ここで、特許文献２のように１つの温度域のみの比熱変化帯を有する冷却水を使用すると、冷却水の低温状態と高温状態とのどちらの制御に比熱変化帯を用いるかで偏りが生じてしまう。このため、複数の温度域に比熱変化帯を有する冷却水を使用することが考えられるが、どのように利用するかが問題であった。
【０００６】
本発明の目的は、複数の温度域で比熱変化帯を有する冷却水を使用した際に、冷却水をより有効に利用して内燃機関を良好に運転させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
複数の温度域で比熱が変化している状態の比熱変化帯を有する冷却水を使用し、冷却水を、比熱変化帯を利用した複数の目標温度状態に制御する内燃機関の冷却水制御装置であって、
冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯を利用して制御し、冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯を利用して制御する制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水制御装置である。
【０００８】
ここで、比熱変化帯とは、冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この比熱変化帯では、冷却水に付与される熱量に変化が生じても、比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。
【０００９】
本発明によると、冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯を利用して制御するので、最も低い温度域の比熱変化帯を有効利用して内燃機関の出力を向上させて内燃機関を良好に運転させることができる。また、冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯を利用して制御するので、最も高い温度域の比熱変化帯を有効利用して内燃機関の燃費を向上させて内燃機関を良好に運転させることができる。また、全ての冷却水の複数の温度域の比熱変化帯が、冷却水を目標温度状態に制御することに利用できるので、冷却水を有効に利用して内燃機関を良好に運転させることができる。
【００１０】
冷却水の温度を調節するために開閉制御されるサーモスタットであって、開閉制御温度が可変なサーモスタットを更に備え、
前記制御手段は、
冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯を含む温度状態に維持するように前記サーモスタットの開閉制御温度を設定し、
冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯を含む温度状態に維持するように前記サーモスタットの開閉制御温度を設定するとよい。
【００１１】
本発明によると、開閉制御温度が可変なサーモスタットの開閉制御温度を最適に設定することができ、冷却水を有効に利用して内燃機関を良好に運転させることができる。
【００１２】
冷却水の温度を調節するために開閉制御されるサーモスタットであって、開閉制御温度が可変なサーモスタットを更に備え、
前記制御手段は、
冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、内燃機関から流出する冷却水の温度が最も低い温度域の比熱変化帯よりも高い温度で前記サーモスタットが開弁して内燃機関に流入する冷却水が最も低い温度域の比熱変化帯を含む温度状態に維持されるように前記サーモスタットの開閉制御温度を設定し、
冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、内燃機関に流入する冷却水の温度が最も高い温度域の比熱変化帯よりも低い温度で前記サーモスタットが開弁して内燃機関から流出する冷却水が最も高い温度域の比熱変化帯を含む温度状態に維持されるように前記サーモスタットの開閉制御温度を設定するとよい。
【００１３】
本発明によると、開閉制御温度が可変なサーモスタットの開閉制御温度を最適に設定することができ、冷却水を有効に利用して内燃機関を良好に運転させることができる。
【００１４】
前記冷却水は、相変化することにより媒体の比熱を変更する多種類の粒子を含むことで、複数の温度域で比熱変化帯を有するとよい。
【００１５】
本発明によると、多種類の粒子が異なる温度域で相変化することにより、各種類の粒子が相変化する温度域が比熱変化帯となる。
【００１６】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
複数の温度域で比熱が変化している状態の比熱変化帯を有する冷却水を使用し、冷却水を、比熱変化帯を利用した複数の目標温度状態に制御する内燃機関の冷却水制御方法であって、
冷却水を最も低温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯を利用して制御し、冷却水を最も高温の目標温度状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯を利用して制御することを特徴とする内燃機関の冷却水制御方法である。
【００１７】
本発明によっても、複数の温度域で比熱変化帯を有する冷却水を使用した際に、冷却水をより有効に利用して内燃機関を良好に運転させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、複数の温度域で比熱変化帯を有する冷却水を使用した際に、冷却水をより有効に利用して内燃機関を良好に運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る冷却水のモデルを示す図である。
【図３】実施例１に係る冷却水の温度と比熱との関係を示す図である。
【図４】実施例１に係る低温状態への制御における比熱が変化する冷却水の温度上昇時の経過時間に対する冷却水の温度変化の特性曲線を示す図である。
【図５】実施例１に係る高温状態への制御における比熱が変化する冷却水の温度上昇時の経過時間に対する冷却水の温度変化の特性曲線を示す図である。
【図６】実施例１に係る電子サーモスタットの開弁タイミング決定ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の冷却水制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１では、シリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却するために冷却水が冷却水通路２を循環する。冷却水通路２としては、冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａ、冷却水がオイルクーラ４を流通する通路２ｂ、冷却水がスロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂを流通する通路２ｃ、冷却水がリザーバタンク６を流通する通路２ｄ、冷却水がヒータコア７を流通する通路２ｅ、冷却水がＥＧＲクーラ８を流通する通路２ｆ、冷却水がそのまま流通するバイパス通路２ｇが設けられている。
【００２１】
ラジエータ３は、冷却水と外気とで熱交換して冷却水を冷却する。オイルクーラ４は、水冷式オイルクーラであり、内燃機関１に供給されるオイルと冷却水とで熱交換してオイルを冷却する。スロットル弁５ａは、内燃機関１で吸気量を制御する弁であり、冷却水で冷却される。ＥＧＲ弁５ｂは、内燃機関１に還流される排気の一部であるＥＧＲガス量を制御する弁であり、冷却水で冷却される。リザーバタンク６は、冷却水を一時的に貯留する。ヒータコア７は、温められた冷却水により室内へ供給される空気を温める。ＥＧＲクーラ８は、水冷式ＥＧＲクーラであり、内燃機関１に還流されるＥＧＲガスと冷却水とで熱交換してＥＧＲガスを冷却する。
【００２２】
冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａには、シリンダブロックから通じる冷却水がオイルクーラ４を流通する通路２ｂが合流する。また、冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａからは、冷却水がスロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂを流通する通路２ｃ、並びに、冷却水がリザーバタンク６を流通する通路２ｄが分岐する。シリンダブロックから通じた冷却水がＥＧＲクーラ８を流通する通路２ｆは、冷却水がヒータコア７を流通する通路２ｅに合流する。
【００２３】
冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａ及びバイパス通路２ｇが合流する部位には、電子サーモスタット９が配置されている。電子サーモスタット９は、指令に応じて開閉制御される制御弁であり、開弁することで冷却水がラジエータ３を流通するように冷却水の流通経路及び流通量を変更して冷却水の温度を低下させ、冷却水の温度を調節することが
できる。この開弁時、バイパス通路２ｇは冷却水の流通量が絞られる。反対に、電子サーモスタット９を閉弁することで冷却水がラジエータ３を流通し難くするように冷却水の流通経路及び流通量を変更して冷却水の温度を低下し難くすることができる。この閉弁時、バイパス通路２ｇは冷却水の流通量が増加する。電子サーモスタット９は、この開弁と閉弁とを切り替える開閉制御温度が可変なものである。これは、電子サーモスタット９の開閉制御温度の設定を変更することで、内燃機関１の運転状態に応じて冷却水の温度を最適化するためである。つまり、内燃機関１の機関負荷が高い場合には、冷却水を低温状態に制御し、冷却水の温度を低下させて内燃機関１の出力を向上させる。一方、内燃機関１の機関負荷が低い場合には、冷却水を高温状態に制御し、冷却水の温度を上昇させて内燃機関１の燃費を向上させる。なお、冷却水の温度は、低温状態と高温状態との２つの状態だけでなく、中間温度状態等にも制御されてもよい。
【００２４】
電子サーモスタット９の下流では冷却水をウォータポンプ１０に送り込む。ウォータポンプ１０は、冷却水を汲み上げて内燃機関１のシリンダブロックへ供給する。また、内燃機関１の出口に冷却水通路２が接続された部位には、水温センサ１１が配置され、水温センサ１１で内燃機関１から流出した冷却水の温度を検出する。水温センサ１１で検出した冷却水の温度に応じて、電子サーモスタット９が開閉制御される。
【００２５】
ここで、冷却水通路２を流通する冷却水は、比熱が可変する冷却水であって、２つの温度域で比熱が変化している状態の比熱変化帯Ｃ１，Ｃ２を有する冷却水である。すなわち、冷却水は、固相状態と液相状態との間で相変化したり、液相状態と気相状態との間で相変化したりすることにより媒体の比熱を変更する２種類の粒子を含み比熱が可変する冷却水である。なお、粒子としては、固相状態と液相状態との間で相変化するものだけでなく、液相状態と気相状態との間で相変化するもの等を用いることができる。この粒子は、例えば、カプセルの中に、潜熱等で蓄熱でき、相変化する物質を入れて構成される。また、冷却水としては、２つの温度域で比熱変化帯を有するものだけでなく、３つ以上の温度域で比熱変化帯を有するものでもよい。冷却水は、図２に示すように温度が一定以上になると内部の物質が固体から液体に相変化するような物質をカプセルで包んだ２つの粒子Ｐ１，Ｐ２を、冷却水の溶媒の中に混入させたものである。図２は、本実施例に係る冷却水のモデルを示す図である。図２では、粒子Ｐ１が相変化する場合を例示している。
【００２６】
図３は、本実施例に係る冷却水の温度と比熱との関係を示す図である。図２に示すように冷却水中の２種類の複数の粒子Ｐ１，Ｐ２が固相状態と液相状態との間で相変化することにより、２種類の粒子Ｐ１，Ｐ２が相変化して冷却水の比熱が変化している比熱変化帯Ｃ１，Ｃ２が生じる（図３参照）。この比熱変化帯Ｃ１，Ｃ２は、冷却水に熱が付与されても、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯となる（図４参照）。すなわち比熱変化帯とは、冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この比熱変化帯では、冷却水に付与される熱量に変化が生じても、比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。ここで、図３に示すように、２つの比熱変化帯Ｃ１，Ｃ２のうち、最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２における比熱の変化で許容可能な許容受熱量を、もう一方の他の比熱変化帯Ｃ１における許容受熱量よりも多くしている。ここで、許容受熱量とは、冷却水の比熱が変化することで冷却水が温度変化せずに許容可能となる受熱量であり、この許容受熱量を超えると、冷却水の温度が比熱変化帯から逸脱してしまうものである。言い換えると、図３に示すように、最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２における比熱変化量を、もう一方の他の比熱変化帯Ｃ１における比熱変化量よりも多くしている。このように許容受熱量を異ならせるために、比熱変化帯Ｃ２を形成する粒子Ｐ２の量を、比熱変化帯Ｃ１を形成する粒子Ｐ１の量よりも多くしている。
【００２７】
本実施例では、内燃機関１の機関負荷が高い場合には、内燃機関１から流出する冷却水の温度が比熱変化帯Ｃ１よりも高い温度で電子サーモスタット９が開弁して内燃機関１に
流入する冷却水が比熱変化帯Ｃ１を含む温度状態に維持されるように、電子サーモスタット９の開閉制御温度を設定して冷却水を低温状態に制御する（図４）。一方、内燃機関１の機関負荷が低い場合には、内燃機関１に流入する冷却水の温度が比熱変化帯Ｃ２よりも低い温度で電子サーモスタット９が開弁して内燃機関１から流出する冷却水が比熱変化帯Ｃ２を含む温度状態に維持されるように、電子サーモスタット９の開閉制御温度を設定して冷却水を高温状態に制御する（図５）。
【００２８】
図４は、本実施例に係る低温状態への制御における比熱が変化する冷却水の温度上昇時の経過時間に対する冷却水の温度変化の特性曲線を示す図である。図４に示すように内燃機関１から流出する冷却水の温度が比熱変化帯Ｃ１よりも高い温度で電子サーモスタット９が開弁して内燃機関１に流入する冷却水が比熱変化帯Ｃ１を含む温度状態に維持される。また内燃機関１から流出する冷却水が比熱変化帯Ｃ１よりも高い温度状態に維持される。
【００２９】
図５は、本実施例に係る高温状態への制御における比熱が変化する冷却水の温度上昇時の経過時間に対する冷却水の温度変化の特性曲線を示す図である。図５に示すように内燃機関１に流入する冷却水の温度が比熱変化帯Ｃ２よりも低い温度で電子サーモスタット９が開弁して内燃機関１から流出する冷却水が比熱変化帯Ｃ２を含む温度状態に維持される。また内燃機関１に流入する冷却水が比熱変化帯Ｃ２よりも低い温度状態に維持される。ここで、図５に示すように、最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２は、許容受熱量が比熱変化帯Ｃ１よりも多い。これにより、冷却水が高温状態のときに、冷却水の温度が比熱変化帯Ｃ２内に維持される時間が長くなり、オーバーヒートし難い。よって、許容受熱量を多くした最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２を有効利用することができる。
【００３０】
このような冷却水を用いることにより、内燃機関１の暖機過程では従来よりも冷却水の比熱を下げておくことで内燃機関１の暖機性を向上して燃費向上でき、暖機後はある一定の温度域（相変化温度帯）で比熱が高くなることから、受熱量の許容範囲が増大してオーバーヒート等を回避することができる。
【００３１】
この内燃機関１には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１２が併設されている。ＥＣＵ１２には、水温センサ１１等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１２に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１２には、スロットル弁５ａ、ＥＧＲ弁５ｂ、ヒータコア７、及び電子サーモスタット９、ウォータポンプ１０等が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１２によりこれらの機器が制御される。
【００３２】
（冷却水）
本実施例のように冷却水を低温状態と高温状態とに制御する場合に、比熱が可変する冷却水を用いる場合がある。このために、冷却水に含まれる粒子Ｐ１，Ｐ２によって高比熱となる比熱変化帯Ｃ１，Ｃ２を、夫々低温状態と高温状態との両方の目標温度帯に存在させるようにすることが考えられている。このために最適に、電子サーモスタット９の開閉制御温度を設定する必要があった。
【００３３】
そこで、本実施例では、冷却水を低温状態に制御する場合には、内燃機関１から流出する冷却水の温度が最も低い温度域の比熱変化帯Ｃ１よりも高い温度で電子サーモスタット９が開弁して内燃機関１に流入する冷却水が最も低い温度域の比熱変化帯Ｃ１を含む温度状態に維持されるように電子サーモスタット９の開閉制御温度を設定する。また、冷却水を高温状態に制御する場合には、内燃機関１に流入する冷却水の温度が最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２よりも低い温度で電子サーモスタット９が開弁して内燃機関１から流出する冷却水が最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２を含む温度状態に維持されるように電子サーモスタット９の開閉制御温度を設定する。このような制御を行うＥＣＵ１２が本発明の制
御手段に対応する。
【００３４】
これによると、冷却水を低温状態に制御する場合には、冷却水を、最も低い温度域の比熱変化帯Ｃ１を利用して制御するので、最も低い温度域の比熱変化帯Ｃ１を有効利用して内燃機関１の出力を向上させて内燃機関１を良好に運転させることができる。冷却水を低温状態に制御する場合には、内燃機関１の放熱量が多く冷却水の潜熱をしっかり使う必要があるため、図４に示すように、内燃機関１から流出する冷却水の温度が最も低い温度域の比熱変化帯Ｃ１よりも高い温度で電子サーモスタット９が開弁するように、電子サーモスタット９の開閉制御温度が設定される。
【００３５】
また、冷却水を高温状態に制御する場合には、冷却水を、最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２を利用して制御するので、最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２を有効利用して内燃機関１の燃費を向上させて内燃機関１を良好に運転させることができる。また、全ての冷却水の複数の温度域の比熱変化帯Ｃ１，Ｃ２が、冷却水を目標温度状態に制御することに利用できるので、冷却水を有効に利用して内燃機関１を良好に運転させることができる。冷却水を高温状態に制御する場合には、極力、燃費向上とオーバーヒート対策のために冷却水の温度をより高くしたいので、図５に示すように、内燃機関１に流入する冷却水の温度が最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２よりも低い温度で電子サーモスタット９が開弁するように、電子サーモスタット９の開閉制御温度が設定される。
【００３６】
（電子サーモスタット９の開弁タイミング決定ルーチン）
ＥＣＵ１２が実施する電子サーモスタット９の開弁タイミング決定ルーチンについて、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。図６は、本実施例に係る電子サーモスタット９の開弁タイミング決定ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ１２によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の制御手段に対応する。
【００３７】
Ｓ１０１では、内燃機関１の運転状態が冷却水に高温制御を必要とするか否かを判別する。冷却水に高温制御を必要とするか否かは、内燃機関１の機関負荷が所定負荷よりも低い場合に肯定判定される。否定判定された場合には、冷却水に低温制御を必要とすると判断する。Ｓ１０１で肯定判定された場合には、Ｓ１０２へ移行する。Ｓ１０１で否定判定された場合には、Ｓ１０５へ移行する。
【００３８】
Ｓ１０２では、内燃機関１に流入する冷却水の温度が最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２よりも低い温度で電子サーモスタット９が開弁して内燃機関１から流出する冷却水が最も高い温度域の比熱変化帯Ｃ２を含む温度状態に維持されるように電子サーモスタット９の高温制御用開閉制御温度を設定する。Ｓ１０２での電子サーモスタット９の高温制御用開閉制御温度は、予め定められている。
【００３９】
Ｓ１０３では、内燃機関１に流入する冷却水の温度が高温制御用開閉制御温度よりも高温か否かを判別する。ここで、内燃機関１に流入する冷却水の温度は、水温センサ１１で検出する内燃機関１から流出する冷却水の温度を用いて、周囲温度や車速などのラジエータでの放熱量に関係する物理量に基づく推定演算により算出しても良いし、内燃機関１に流入する冷却水の温度を検出する水温センサを水温センサ１１とは別途設けてその検出値を取得しても良い。Ｓ１０３で肯定判定された場合には、Ｓ１０４へ移行する。Ｓ１０３で否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。そして、Ｓ１０４では、電子サーモスタット９を開弁し、本ルーチンを一旦終了する。
【００４０】
Ｓ１０５では、内燃機関１から流出する冷却水の温度が最も低い温度域の比熱変化帯Ｃ１よりも高い温度で電子サーモスタット９が開弁して内燃機関１に流入する冷却水が最も
低い温度域の比熱変化帯Ｃ１を含む温度状態に維持されるように電子サーモスタット９の低温制御用開閉制御温度を設定する。Ｓ１０５での電子サーモスタット９の低温制御用開閉制御温度は、予め定められている。
【００４１】
Ｓ１０６では、水温センサ１１で検出する冷却水の温度が低温制御用開閉制御温度よりも高温か否かを判別する。Ｓ１０６で肯定判定された場合には、Ｓ１０７へ移行する。Ｓ１０６で否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。そして、Ｓ１０７では、電子サーモスタット９を開弁し、本ルーチンを一旦終了する。
【００４２】
以上ルーチンによると、電子サーモスタット９の開閉制御温度を内燃機関１の運転状態に応じて定めるので、電子サーモスタット９の開弁タイミングが最適となり、冷却水をより有効に利用して内燃機関を良好に運転させることができる。
【００４３】
＜その他＞
本発明に係る内燃機関の冷却水制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。なお、上記実施例は、内燃機関の冷却水制御方法の実施例でもある。
【００４４】
本発明は、所定の複数の温度域（温度又は温度範囲をまとめて温度域と表現する）（上記の記載において比熱変化帯と称している）において比熱が前記所定の温度域以外の温度における比熱よりも大きい値をとる冷却水（熱媒体）を使用する内燃機関の冷却装置において冷却水の温度制御を好適に行うことを課題とし、そのために、前記内燃機関の冷却装置は、冷却水の流通する冷却水通路に設けられ前記冷却水から熱を奪うラジエータと、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、閉じたときには前記ラジエータへの冷却水の流通を遮断して前記バイパス通路に冷却水を流通させ、開いたときには少なくとも前記ラジエータに冷却水を流通させるサーモスタットと、前記複数の温度域のうち最も高い温度域を目標温度として冷却水の温度が当該目標温度に維持されるようにサーモスタットの開閉を制御する高温制御及び前記複数の温度域のうち最も低い温度域を目標温度として冷却水の温度が当該目標温度に維持されるようにサーモスタットの開閉を制御する低温制御を少なくとも行う制御手段と、内燃機関から流出する冷却水の温度を取得する手段と、内燃機関に流入する冷却水の温度を取得する手段と、を備え、前記制御手段は、低温制御を行う場合には、内燃機関から流出する冷却水の温度が前記最も低い温度域よりも高い所定温度（低温制御用開閉制御温度）より高くなった場合にサーモスタットを開弁し、高温制御を行う場合には、内燃機関に流入する冷却水の温度が前記最も高い温度域よりも低い所定温度（高温制御用開閉制御温度）となった場合にサーモスタットを開弁することを特徴としている。
【００４５】
前記所定の温度域は、冷却水に含まれる物質に相転移が起こる温度とすることができる。相転移により熱が放出されるか又は熱が吸収されるため、相転移が起こる温度では冷却水の比熱が大きくなる。このため、所定の温度域においては、熱の出入があったとしても冷却水の温度は略一定となる。相転移が起こる温度が異なる複数の種類の物質を冷却水に含むことで、複数の所定の温度域のときに所定の温度域以外のときよりも比熱が大きくなる。従って、低温制御では内燃機関から流出する冷却水の温度が前記最も低い温度域より高い所定温度に維持され、内燃機関に流入する冷却水の温度は前記最も低い温度域に維持される。また、高温制御では内燃機関に流入する冷却水の温度が前記最も高い温度域より低い所定温度に維持され、内燃機関から流出する冷却水の温度が前記最も高い温度域に維持される。電子サーモスタットは低温制御では内燃機関から流出する冷却水の温度に応じて開閉制御され、高温制御では内燃機関に流入する冷却水の温度に応じて開閉制御されるが、内燃機関から流出する冷却水の温度及び内燃機関に流入する冷却水の温度は、内燃機関の直近の位置に設けた水温センサによる直接測定により取得しても良いし、任意の位置
に取り付けた水温センサによる測定値と推定ロジックによる演算により取得しても良いし、予め作成したマップを参照して取得しても良い。
【００４６】
上記の記載において粒子をカプセル粒子とした場合について詳細に説明する。冷却水は、冷却水のとり得る温度範囲内の所定の温度域で相転移する潜熱蓄熱材を内部に封入したカプセル粒子を含む液体であって、封入された潜熱蓄熱材の相転移温度が異なる複数種類のカプセル粒子が混入されている。カプセル粒子に封入された潜熱蓄熱材の相転移温度又は相転移が開始する温度及び相転移が終了する温度により定まる温度域では、冷却水に対する熱授受は潜熱蓄熱材の相転移のために費やされるため、冷却水の温度は略一定となる。すなわち、この温度域では冷却水のみかけの比熱が他の温度域における比熱よりも大きい。この温度域が比熱変化帯である。
【００４７】
図３では、冷却水通路２を流通する冷却水は、所定の２つの温度域Ｃ１，Ｃ２（上記の記載において比熱変化帯と称している）における比熱が当該温度域Ｃ１，Ｃ２以外における比熱よりも大きくなる冷却水である。つまり、この冷却水は、相転移温度又は相転移の開始温度から終了温度までの温度範囲が温度域Ｃ１である所定の物質（潜熱蓄熱材）を封入したカプセル粒子と、相転移温度又は相転移の開始温度から終了温度までの温度範囲が温度域Ｃ２である所定の物質（潜熱蓄熱材）を封入したカプセル粒子と、を含み、温度域Ｃ１，Ｃ２においては、冷却水に出入りする熱がこれらの潜熱蓄熱材の相転移（固相と液相、液相と気相、固相と気相など）のために費やされるため、冷却水の温度がこれらの温度域で略一定になり、冷却水の比熱が温度域Ｃ１，Ｃ２以外における比熱よりも見かけ上大きな値をとる多段可変比熱冷却水である。なお、冷却水は、相転移温度が異なる３種類以上の潜熱蓄熱材をカプセルに封入して冷却水に含ませる（混入させる）ことにより、３つ以上の所定温度域における比熱が当該所定温度域以外における比熱よりも大きな値になる冷却水であっても良い。
なお、一般に物質の比熱には温度依存性があり、温度変化に伴って比熱が変化する場合があるが、上述した所定温度域における比熱が所定温度域以外の温度における比熱より大きな値になるという比熱の温度変化は、冷却水に含ませた潜熱蓄熱材の相転移によるものであって、含有している物質の相転移によるものではない一般的な比熱の温度変化とは異なるものである。
【００４８】
また、図３に示すように本実施例では、冷却水の溶媒の比熱は、従来技術の冷却水の比熱よりも小さくしている。このように、温度と比熱との関係が、所定温度域以外では従来の冷却水よりも比熱が小さく、所定温度域では従来の冷却水よりも比熱が高くなることで、冷却水の温度が所定温度域以外の温度であるときは熱の出入りに対し冷却水の温度が速やかに変化する一方、冷却水の温度が所定温度域の温度であるときは熱の出入りに対し冷却水の温度変化が緩慢になる。そのため、暖機時に冷却水の温度が所定温度域以外の温度となるようにすることで冷却水の温度が速やかに上昇して燃費の向上が可能であるとともに、所定温度域では大きな熱授受があっても冷却水の温度を維持することが可能になるのでオーバーヒート耐性の向上や温度制御性の向上が可能である。
【００４９】
また、図３に示すように本実施例では、冷却水は、２つの所定温度域Ｃ１，Ｃ２のうち、最も高い温度域Ｃ２における比熱が、所定温度域Ｃ１における比熱よりも大きい。言い換えると、所定温度域Ｃ１，Ｃ２以外の温度域における比熱に対する所定温度域Ｃ２における比熱の差分（比熱変化量、比熱変化幅）は、所定温度域Ｃ１，Ｃ２以外の温度域における比熱に対する所定温度域Ｃ１における比熱の差分よりも大きい。このために、本実施例では、所定温度域Ｃ２に相転移温度がある潜熱蓄熱材を封入するカプセル粒子Ｐ２の量を、所定温度域Ｃ１に相転移温度がある潜熱蓄熱材を封入するカプセル粒子Ｐ１の量よりも多くしている。
【符号の説明】
【００５０】
１     内燃機関
２     冷却水通路
２ａ〜２ｇ    通路
３     ラジエータ
４     オイルクーラ
５ａ   スロットル弁
５ｂ   ＥＧＲ弁
６     リザーバタンク
７     ヒータコア
８     クーラ
９     電子サーモスタット
１０   ウォータポンプ
１１   水温センサ
１２   ＥＣＵ
Ｃ１，Ｃ２    比熱変化帯
Ｐ１，Ｐ２    粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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